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Moteur de recherche d'offres d'emploi CEA

Effet des hétérogénéités et de la gravité sur les ondes sismiques: approche Galerkin discontinu


Détail de l'offre

Informations générales

Entité de rattachement

Situé à 40 km au sud de Paris, le centre DAM-Île de France, a en charge la conception des armes nucléaires françaises, la recherche et développement dans le domaine de la lutte contre la prolifération et le terrorisme, l'alerte aux autorités en cas de séisme, de tsunami ou d'essai nucléaire étranger, la construction et le démantèlement de grandes infrastructures nucléaires. Leader français de la simulation numérique et du calcul intensif, il possède deux des machines européennes les plus puissantes. Il dispose également de plusieurs accélérateurs et de nombreux moyens techniques et expérimentaux pour mener ses recherches. Lui est également rattaché, l'Unité Propulsion Nucléaire située sur le centre CEA/Cadarache en région Provence Alpes-Côte d'Azur, où sont implantées les installations d'essais et une partie des fabrications de la propulsion nucléaire.  

Référence

2022-21098-S0682  

Description du poste

Domaine

Science de la terre et de l'environnement

Contrat

Post-doctorat

Intitulé de l'offre

Effet des hétérogénéités et de la gravité sur les ondes sismiques: approche Galerkin discontinu

Sujet de stage

Effet des hétérogénéités et de la gravité sur les ondes sismiques: approche Galerkin discontinu

Durée du contrat (en mois)

2 ans

Description de l'offre

Simuler avec précision la propagation d'un champ d'ondes sismiques dans un milieu complexe, peut être réalisé en résolvant numériquement l'équation élastodynamique complète. Les seules limitations de cette approche sont inhérentes au schéma de discrétisation choisi.
Ce dernier doit notamment respecter certaines contraintes : précision, robustesse, et dispersion et dissipation numériques minimales. Ceci nécessite une discrétisation spatiale fine, et un nombre important de degrés de liberté requérant des efforts algorithmiques et informatiques conséquents.
Au CEA/DAM, un code basé sur une méthode de type éléments spectraux (éléments finis d'ordre élevé) a été mis en place ces dernières années. Cette méthode répond aux critères précédemment énoncés. Néanmoins, les méthodes d'éléments spectraux souffrent de quelques limitations : notamment, leur efficacité repose sur une discrétisation spatiale hexaédrique, rendant délicat le maillage de certaines structures ; et la mise en place d'interfaces non-conformes n'est pas aisée.
Ces problématiques peuvent être résolues en recourant à une méthode de type DG (Galerkin discontinu). Cette dernière utilise des éléments finis pour lesquels la transmission d'informations entre éléments, se fait par l'intermédiaire d'un flux (ici, de type Godunov), à l'instar des méthodes de volumes finis.
La première étape du travail post-doctoral sera de généraliser les travaux de Terrana, Vilotte et Guillot (2018) de 2- à 3-D, et d'optimiser les algorithmes déjà existants afin de réaliser des simulations sur super-calculateurs. La mise en place de maillages tétraèdriques et des non-conformités de types h et p est attendue. La prise en compte de l'atténuation et de l'anisotropie, propriétés importantes des matériaux, est également un résultat espéré. Une application à la propagation d'un champ d'ondes dans un modèle de Terre stratifié permettra de valider les développements, qui seront ensuite appliqués à la caractérisation d'une source sismique dans une région hétérogène du globe.
Un deuxième axe d'activité consistera à tester les développements récents de Burman et al. (2020), basés sur l'intégration de frontières immergées au sein d'éléments finis de type DG. L'application ciblée est la propagation d'ondes de surface de basse fréquence, dont le déplacement propre dépend fortement des propriétés de la croûte terrestre, très mince. Le rapport épaisseur de croûte sur longueur d'onde caractéristique des ondes de surface, représente jusqu'à présent un verrou numérique.
Il conviendra enfin d'incorporer au logiciel les effets de la gravité (essentiels pour les ondes de basse fréquence), via la résolution couplée des équations du mouvement, et de Poisson pour le potentiel gravitaire (problème de type elliptique). Le formalisme pour le traitement de l'auto-gravitation reposera sur des éléments spectraux infinis. L'étude du préconditionnement de la matrice associée sera importante.

Profil du candidat

Des connaissances solides en analyse fonctionnelle seraient bienvenues; informatiquement, le candidat devra être familier des langages C, C++, Python, et posséder des compétences en répartition et distribution des tâches sur cœurs ou cartes graphiques multiples.

Méthodes numériques; éléments finis; mécanique des milieux continus
Thèse

Localisation du poste

Site

DAM Île-de-France

Localisation du poste

France, Ile-de-France, Essonne (91)

Ville

Bruyères-le-Châtel